最近一個學員去滴滴面試，在第二面的時候遇到了這個問題：
"請你簡單說一下Kafka的零拷貝原理"
然後那個學員努力在大腦裡檢索了很久，沒有回答上來。
那麼今天，我們基於這個問題來看看，普通人和高手是如何回答的！
普通人的回答：
零拷貝是一種減少資料拷貝的機制，能夠有效提升資料的效率
高手的回答：
在實際應用中，如果我們需要把磁碟中的某個檔案內容傳送到遠端伺服器上，如圖
那麼它必須要經過幾個拷貝的過程:
- 從磁碟中讀取目標檔案內容拷貝到核心緩衝區
- CPU控制器再把核心緩衝區的資料賦值到使用者空間的緩衝區中
- 接著在應用程式中，呼叫
write()方法，把使用者空間緩衝區中的資料拷貝到核心下的Socket Buffer中。 - 最後，把在核心模式下的SocketBuffer中的資料賦值到網路卡緩衝區（NIC Buffer)
- 網路卡緩衝區再把資料傳輸到目標伺服器上。
在這個過程中我們可以發現，資料從磁碟到最終傳送出去，要經歷4次拷貝，而在這四次拷貝過程中，有兩次拷貝是浪費的，分別是：
- 從核心空間賦值到使用者空間
- 從使用者空間再次複製到核心空間
除此之外，由於使用者空間和核心空間的切換會帶來CPU的上線文切換，對於CPU效能也會造成效能影響。
而零拷貝，就是把這兩次多於的拷貝省略掉，應用程式可以直接把磁碟中的資料從核心中直接傳輸給Socket，而不需要再經過應用程式所在的使用者空間，如下圖所示。
零拷貝通過DMA（Direct Memory Access）技術把檔案內容複製到核心空間中的Read Buffer。
接著把包含資料位置和長度資訊的檔案描述符載入到Socket Buffer中，DMA引擎直接可以把資料從核心空間中傳遞給網路卡裝置。
在這個流程中，資料只經歷了兩次拷貝就傳送到了網路卡中，並且減少了2次cpu的上下文切換，對於效率有非常大的提高。
所以，所謂零拷貝，並不是完全沒有資料賦值，只是相對於使用者空間來說，不再需要進行資料拷貝。對於前面說的整個流程來說，零拷貝只是減少了不必要的拷貝次數而已。
在程式中如何實現零拷貝呢？
- 在Linux中，零拷貝技術依賴於底層的sendfile()方法實現
- 在Java中，FileChannal.transferTo() 方法的底層實現就是 sendfile() 方法。
除此之外，還有一個 mmap 的檔案對映機制
它的原理是：將磁碟檔案對映到記憶體, 使用者通過修改記憶體就能修改磁碟檔案。使用這種方式可以獲取很大的I/O提升，省去了使用者空間到核心空間複製的開銷。
以上就是我對於Kafka中零拷貝原理的理解
總結
本期的普通人VS高手面試系列就到這裡結束了。
本次的面試題涉及到一些計算機底層的原理，基本上也是業務程式設計師的知識盲區。
但我想提醒大家，做開發其實和建房子一樣，要想樓層更高更穩，首先地基要打牢固。
另外，如果你有任何面試相關的疑問，歡迎評論區給我留言。
我是Mic，一個工作了14年的Java程式設計師，我們們下篇文章再見。